一种基于碳点和AgInZnS纳米颗粒的高显色指数WLED制备方法及其产品

一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled制备方法及其产品
技术领域
1.本发明属于半导体传感器制备技术领域，涉及一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled制备方法及其产品。


背景技术：

2.白光二极管(white light
‑
emitting diode，简写wled)由于其较低的能耗需求而受到了广泛的关注，特别是在照明和显示领域。目前商用wled是通过由蓝光led芯片和黄色发光荧光粉制成，因红光部分颜色缺失而致使其通常表现出低于75的低显色指数(cri)，无法满足高质量照明和显示领域的需求。同时，因现今用于wled的量子点荧光粉包含稀土元素或重金属离子，且制备过程使用的毒性有机溶剂会对自然环境和操作人员造成损害，导致其应用的推广受到较大的限制。
3.近年来，虽然碳点因具有可调的荧光发射、高的热稳定性、光稳定性、低毒性和易于功能化的特性，被用于研究制备具有高cri和可调cct的wled的新型发光材料，但碳点在红光区域的荧光性能却不尽人意。
4.由于aginzns纳米颗粒的红光区域有良好的荧光性能，可与碳点结合获得高显色指数和稳定性的wled，这方面研究目前尚未有公开报道。因此基于以上背景，进一步研究利用碳点和aginzns纳米颗粒研制的不含稀土元素和重金属离子且安全环保的制备方法制备高显色指数的wled，有助于促进半导体量子点照明技术的进步和工业化的发展。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled制备方法；本发明的目的之二在于提供一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.1.一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled制备方法，所述制备方法如下：
8.(1)将蓝色发光碳点溶液、绿色发光碳点溶液和红色发光aginzns纳米颗粒的溶液混合得到混合液；
9.(2)将步骤(1)中的混合液分散在体积比为1:1的乙醇水溶液中，加入正硅酸乙酯(teos)，室温下搅拌使其分散均匀，离心得到沉淀物；
10.(3)将步骤(2)中的沉淀物溶解于去离子水中形成涂覆液；
11.(4)将步骤(3)中的涂覆液涂覆在uv
‑
led芯片上，固化后用芯片保护壳封装即可。
12.优选的，步骤(1)中所述蓝色发光碳点按照如下方法制备：将柠檬酸溶解于去离子水中，加入n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)混合，置于200℃的高压反应釜中加热反应12h，以10000rpm的转速离心10min以除去固体残留物即可得到蓝色发
光碳点；
13.所述柠檬酸、去离子水和n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)的质量体积比为1.05:10:5.4，g:ml:ml。
14.优选的，步骤(1)中所述绿色发光碳点按照如下方法制备：将柠檬酸溶解于乙醇中，加入n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)混合，置于200℃的高压反应釜中加热反应12h，以10000rpm的转速离心10min以除去固体残留物即可得到蓝色发光碳点。
15.优选的，所述柠檬酸、去离子水和n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)的质量体积比为1.05:10:5.4，g:ml:ml。
16.优选的，步骤(1)中所述红色发光aginzns纳米颗粒按照如下方法制备：将谷胱甘肽(gsh)水溶液和incl3水溶液加入去离子水中，搅拌后滴滴加nh4oh水溶液，继续加入agno 3
水溶液、na2s水溶液和柠檬酸水溶液，混合后在97℃下水浴加热60min，在连续搅拌下添加混合液，继续在97℃下水浴加热10min，用异丙醇进行尺寸分离即可得到所述红色发光aginzns纳米颗粒。
17.优选的，所述谷胱甘肽(gsh)水溶液的溶度为0.5m，所述incl3水溶液的溶度为1.0m，所述incl3水溶液中含有浓度为0.25m的hno3溶液，所述nh4oh水溶液的浓度为5.0m，所述agno 3
水溶液的溶度为0.1m，所述na2s水溶液的溶度为1.0m，所述柠檬酸水溶液的溶度为2.0m。
18.优选的，所述混合液中包含3.0ml浓度为0.5m的谷胱甘肽(gsh)水溶液、0.4ml浓度为5.0m的nh4oh水溶液和0.4ml浓度为1.0m的zn(ch3coo)2水溶液，其中所述zn(ch3coo)2水溶液中含有浓度为0.01m的hno3水溶液。
19.优选的，所述谷胱甘肽(gsh)水溶液、incl3水溶液和去离子水的体积比为3.0:0.8:2.5。
20.优选的，所述谷胱甘肽(gsh)水溶液、nh4oh水溶液、agno 3
水溶液、na2s水溶液和柠檬酸水溶液的体积比为3.0:1.0:2.0:1.0:0.25。
21.优选的，所述谷胱甘肽(gsh)水溶液和混合液的体积比为1:1。
22.优选的，步骤(1)中所述蓝色发光碳点溶液中蓝色发光碳点原液与去离子水的体积比为1:10；所述绿色发光碳点溶液中绿色发光碳点原液与去离子水的体积比为1:10；所述红色发光aginzns纳米颗粒的溶液中所述红色发光aginzns纳米颗粒与去离子水的质量体积比为3:1，mg:ml。
23.优选的，步骤(2)中所述混合液、乙醇水溶液和正硅酸乙酯(teos)的体积比为0.1:100:1。
24.优选的，步骤(4)中所述uv
‑
led芯片的发射峰值波长为365nm。
25.优选的，步骤(4)中所述固化为在50℃下固化30min。
26.2.根据上述制备方法制备得到的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled。
27.本发明的有益效果在于：
28.1、本发明提供了一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的制备方法，主要将蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒涂覆到在uv
‑
led芯片
上制备高显色指数wled，该方法所选用的荧光材料无毒性，制备过程中不使用毒性有机溶剂，对人体及环境均无危害；同时在制备过程中不需惰性气体保护，操作简单，制备成本低廉，适合工业化生产。通过本发明的制备方法制备得到的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled具有色温可调、显色指数高且显色稳定性好的特点。
29.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
30.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
31.图1为实施例1中制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的结构图；
32.图2为实施例1中制备的蓝色发光碳点透射电子显微镜图(a)和绿色发光碳点透射电子显微镜图(b)；
33.图3为实施例1中制备的红色发光aginzns纳米颗粒透射电子显微镜图；
34.图4为实施例1中制备的蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒的紫外
‑
可见光吸收光谱；
35.图5为实施例1中制备的蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒的荧光光谱；
36.图6为实施例1和实施例2中具有不同含量的蓝色发光碳点、绿色发光碳点不同和红色发光aginzns纳米颗粒的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的荧光光谱(a)和色坐标图(b)；
37.图7为实施例1中制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled在不同工作电压下的荧光光谱(a)和色坐标图(b)。
具体实施方式
38.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.实施例1
40.一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled，具体按照如下方法制备：
41.(1)制备蓝色发光碳点溶液：将1.05g柠檬酸溶解于10ml去离子水中，加入5.4ml n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)混合，置于200℃的高压反应釜中加热反应12h，以10000rpm的转速离心10min以除去固体残留物即可得到蓝色发光碳点
(b
‑
cd)，再加入等体积的去离子水即可得到蓝色发光碳点溶液；
42.(2)制备绿色发光碳点溶液：将1.05g柠檬酸溶解于10ml乙醇中，加5.4ml入n
‑
(β
‑
氨基乙基)
‑
γ
‑
氨基丙基甲基二甲氧基硅烷(aeatms)混合，置于200℃的高压反应釜中加热反应12h，以10000rpm的转速离心10min以除去固体残留物即可得到蓝色发光碳点(b
‑
cd)，再加入等体积的去离子水即可得到绿色发光碳点溶液；
43.(3)制备红色发光aginzns纳米颗粒的溶液：将3ml的0.5m的谷胱甘肽(gsh)水溶液和0.8ml的1.0m incl3水溶液(含0.25m的hno3水溶液)添加到2.5ml去离子水中。在搅拌5min后，逐滴滴加1.0ml的5.0m nh4oh，然后引入2.0ml的0.1m的agno3水溶液，随后快速添加1.0ml的1.0m na2s水溶液和0.25ml的2.0m的柠檬酸溶液，将上述混合液在97℃下水浴加热60min，此后在连续磁力搅拌下添加预先制备的包含3.0ml的0.5m谷胱甘肽(gsh)水溶液、4ml的5.0m nh4oh和0.4ml的1.0m zn(ch3coo)2(含0.01m hno3水溶液)的混合液，继续将所得溶液在97℃下水浴加热10min后用异丙醇进行尺寸分离得到红色发光aginzns纳米颗粒(aizs)，将其重新溶解在1ml去离子水中以备用；
44.(4)将步骤(1)中的蓝色发光碳点溶液、步骤(2)中的绿色发光碳点溶液和步骤(3)中的红色发光aginzns纳米颗粒的溶液混合(体积比为10:10:2)得到混合液；
45.(5)将步骤(4)中的混合液分散在体积比为1:1的乙醇水溶液中，加入正硅酸乙酯(teos)(其中混合液、乙醇水溶液和正硅酸乙酯(teos)的体积比为100:100:1)，室温下搅拌2h使其分散均匀，以5000rpm的转速离心3min得到沉淀物；
46.(6)将步骤(5)中的沉淀物溶解于去离子水中形成涂覆液；
47.(4)将步骤(3)中的涂覆液涂覆在发射峰值波长为365nm的uv
‑
led芯片上，在50℃下固化30min后用芯片保护壳封装即可。
48.实施例2
49.按照实施例1的制备方法，制备具有不同含量的蓝色发光碳点、绿色发光碳点不同和红色发光aginzns纳米颗粒的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled，具体蓝色发光碳点、绿色发光碳点不同和红色发光aginzns纳米颗粒的比例分别为：5:10:1、15:20:1、20:15:1、20:20:1、25:25:1。
50.性能测试
51.对上述制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled进行相应的性能检测，其结果如下：
52.图1为实施例1中制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的结构图；
53.图2为实施例1中制备的蓝色发光碳点透射电子显微镜图(a)和绿色发光碳点透射电子显微镜图(b)；图3为实施例1中制备的红色发光aginzns纳米颗粒透射电子显微镜图；图4为实施例1中制备的蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒的紫外
‑
可见光吸收光谱；图5为实施例1中制备的蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒的荧光光谱。从图中可以看出，通过本发明的方法确实能够制备基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled，图5显示的结果说明本发明实施例制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled具有宽的发光光谱，显示高的显色指数。
54.图6为实施例1和实施例2中具有不同含量的蓝色发光碳点、绿色发光碳点不同和
红色发光aginzns纳米颗粒的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的荧光光谱(a)和色坐标图(b)，6组样品的显色指数和色温测试结果如表1所示。
55.表1组成不同的高显色指数wled显色指数和色温测试结果
[0056][0057]
从表1和图6的测试结果可以看出，本发明制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的wled色温在保持高显色指数的情况下是连续可调。
[0058]
为了证明本发明制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的稳定性，对相应的产物进行了不同工作电压下的测试，工作电压从3v到3.5v以0.1v的间隔递增进行了6组测试，测试结果如图7所示。图7为实施例1中制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled在不同工作电压下的荧光光谱(a)和色坐标图(b)，从图中可以看出本发明制备的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled在不同驱动电压下，随着驱动电压的增加，wleds的电致发光强度增加，表明混合物对紫外光没有饱和。
[0059]
综上所述，本发明提供了一种基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled的制备方法，主要将蓝色发光碳点、绿色发光碳点和红色发光aginzns纳米颗粒涂覆到在uv
‑
led芯片上制备高显色指数wled，该方法所选用的荧光材料无毒性，制备过程中不使用毒性有机溶剂，对人体及环境均无危害；同时在制备过程中不需惰性气体保护，操作简单，制备成本低廉，适合工业化生产。通过本发明的制备方法制备得到的基于碳点和aginzns纳米颗粒的高显色指数wled具有色温可调、显色指数高且显色稳定性好的特点。
[0060]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。